何志明院士：两次转换跑道，三种不同领域的研究生涯

启蒙教育对学生的人生方向有决定性的影响。中研院何志明院士表示，从小学到研究所，每一个阶段都很幸运的遇到好老师，对他的处世和治学都有正面影响。就读中和国小的时候，五、六年级遇到李文溪老师，其兢兢业业工作态度，更让何院士奉为一生做人处事的圭杲。

大学科系的选择，困扰无数的高中生，因为关乎未来生涯的发展，何院士也曾经面对这样的前途抉择。据回忆，他的妈妈鼓励他就读医学院，未来成为济世救人的医生，既是对于孩子的期待，同时也是一圆妈妈因抗日战争而未读完湘雅医学院的梦想。但是何院士认为自己并不适合当医生，即使自己的记忆力很好，但不喜欢死记硬背的学习模式，反观当时医学院的学习必须记下人体骨骼的拉丁文名称，这都让何院士打消学医的念头。

高中时期的何院士，就读建国中学，高二的化学老师卢世棽女士，除了上课非常热心，课余时间也对学生非常关心，甚至被学生视为第二个母亲。受到这位老师的影响，让在高中时的何院士对化学有很大的兴趣，而且化学成绩十分优异，于是产生就读化学系的想法。然而，当时候的台湾整体经济水平不高，理学相关科系相比于工程学群，不太容易找到一个能够维持家庭生活的工作。

因此，透过自己的兴趣与就业的全方面的衡量之后，就以工科作为大学入学的志愿。

当初的台湾，大学入学名额并不多，考上大学本身就非易事， 何况是进入台大就读，何院士觉得自己可以拥有如此珍贵的机会， 便要求自己认真读书做学问。

如今回想，何院士认为现在坐拥的成就，都是仰赖在台大读书时遇到的金祖年教授，也是当时的机械系主任。传统的机械系课程都是铸造学、汽车学、内燃机等，还要到工厂实习铸造，钳工。

随着时代改变，古典的工程学必定也必须要跟着进步。在金祖年教授的推动之下，将美国考察所获得的成果引入台大，大刀阔斧的改革机械系课程规划与设计，引入许多理科知识，包含固体力学、流体力学、工程数学与量子物理等等，才有机会学习到这些知识理论。

何院士回忆，那时候金祖年教授对课程的改革，衔接时代的学术潮流，绝对不是一件容易的事情，尤其自己当教授之后，更能体会到改变课程，往往会受到非常大的阻力，因此金祖年教授能够让全系教授都能够支持新的观念，所有的教授愿意为学生的教育花很多的精力。直到现在，依旧感怀感激与钦佩之情。

何院士在台大的学习认识到新时代学术思潮，累积接轨国际学术的知识与能力，于是大学毕业之后，才有实力出国深造，挑战美国的顶尖研究所。何院士表示，真的非常感谢金祖年教授改革课程， 让自己有机会学习到量子力学的观念，让我对物理世界有一个全新的认识，我尤其对大尺度与小尺度物理之间的关系产生了非常大兴趣。更是为未来的学术研究铺路，而后建立了微流体学的领域。

1960年代，台湾的经济仍然极为落后，虽然他的父亲是一位简任级的公务人员，生活依然仅能温饱。家庭状况并非富裕的情形之下，光是买机票都成问题，不可能有出国读书的机会。当时台湾的大学也还没开设研究所，不可能有升学的机会，但愿毕业之后可以到工业重镇的南部寻找工作谋求发展而已。

然而，何院士在大三的暑假完成预官军事基本及专科训练后， 回到班上猛然发现，身边许多同学都在申请国外的研究所。这一景象，让何院士对于出国深造产生兴趣。即使没有明确的概念与方向，至少开始着手准备。

何院士向美国多个大学提出申请之后，陆续收到三间大学的全额奖学金，分别是约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）、加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）、密歇根大学（University of Michigan）。当初虽然填了申请表，也很幸运地收到录取通知，但还是不知道该去哪一间学校。

后来，何院士请教当时从马里兰大学到台大客座的杨觉生教授，得知约翰霍普金斯大学在力学领域的研究为世界第一，若是有意研究力学就应该进入最顶尖的学校。此外，何院士也了解约翰霍普金斯大学是美国第一个设立研究院及医学院的大学。类大命运：从智人到智神所以，何院士渡过重洋，前往美国约翰霍普金大学就读。

何院士大学毕业之后，进入美国约翰霍普金斯大学深造，当时力学系的博士资格考试非常严格，通过考试之后可以直接攻读博士；但考试不及格的话，就只能获得硕士学位，大概只有20%的学生可以通过博士资格考试，何院士有幸是其中一位。在这宁静美丽充满浓厚研究气氛的校园中，开始了六十多年的学术生涯。

当时的博士导师是来自匈牙利的L.S.G. Kovasznay 教授， Kovasznay教授在第二次大战后离开匈牙利，到剑桥大学担任博士后研究，师从G. I. Taylor 教授。Taylor教授是伽利略与牛顿学术家庭的一分子，因而何院士成为伽利略第十六代及牛顿第十三代的学生（https://academictree.org/physics/）。Kovasznay教授是在紊流学（Turbulence）领域研究中极为知名且有高度成就的一位学者，以往在台湾学习的时候，遇到问题，习惯从书中寻找解答，但是在Kovasznay教授的指导之下，让何院士认识到原创知识的产生，是先以直觉去确定正确的方向，用想像力发掘那些从来未知的问题，再以非常规的方法解决。因此，Kovasznay教授鼓励何院士用心、用直觉、用想像力投入、进行最为原创的研究，才能跳脱出过去学习的框架，创造属于自己的研究结果。

对此，何院士有感而发，美国跟亚洲的教育方式与培养人才的环境有很大差异。美国注重原创性知识的产生，在亚洲，学生是以考试分数作为依归。教授的雇用，升级和研究成果是以几份论文以及论文发表的杂志的impact factor作为评审的标准（KPI）。不过这些数字仅是表示此对知识了解的程度，无法代表是否有原创的能力，进而创造新知识，推动科学的进步。何院士认为，规矩与制度是不能训练出来大师，而是要有合适的环境才有机会培养出一位大师。此外，何院士本着自己出国求学的经历，鼓励现在的年轻学子

应该出国读书，因研究的发展与创新，除了知识的累积，还要能学习不同国家的文化背景，互相认识彼此的优点，包容不同的想法，以开阔的心胸面对人生。何院士强调，自己的研究团队，都尽量维持1/3的美国人、1/3的欧洲人、1/3的亚洲学生，如此更能让团队成员互相学习，认识不同文化，体会合作精神。以此建立出实验室的优良气氛，是情同手足般的合作研究而不是互相竞争，即使毕业数十载之后，学生们仍然经常联系，成为兄弟姐妹般的一生好友。何院士从来不要求博士生必需在impact factor多高的杂志发表多少篇论文（KPI），才能够毕业。现在他们的事业都非常成功。50名的博士生在学术界工作的已经有两位是美国及欧洲的院士、两位大学副校长、八位讲座教授。在工业界有九位是跨国公司的副总或者是创业公司的CEO、在政府工作的一位是在白宫负责高科技的策划、另外两位均为部会级的高层官员。一流的人才不是用规章管理训练而产生的。人才是在合适的环境中才能培养出来的。

何院士取得博士学位后，旋即前往南加州大学（University of South California）任职，往后17年都是做紊流的研究，特别是自由剪切流（free shear layer）的控制。发现以极低量克耳文亥姆霍兹（Kelvin-Helmholtz）不稳定波频率的谐波或者次谐波扰动自由剪切流，可以大量增加或减少将周围的流体引进自由剪切流，加以混合，这个发现可以增加燃烧或其他化学合成的效率。由此从了解紊流学的机制（mechanism），进展到如何控制紊流学流场的应用。

研究自由剪切流的三剑客：（左）Patrick Huerre教授（Ecole Polytechnique, France，法兰西学术院院士）、（右后）Peter Monkewitz教授（École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland）、（右前）何志明院士。摄于1980年前后，当时三人皆任职于南加州大学。

经过长时间的研究，何院士开始对于紊流领域感到失去挑战性。写了研究计划而获得经费之后，花费数年的时间，研究出来的结果与原本计划书的预期只有大概正负10%的差异，也就表示在没有执行这个项目之前已经知道了答案。觉得过程没有太多的挑战，转战研究其他领域的念头悄然萌芽。

在1990年，何院士参加系上的一场演讲，主讲人是从加州大学柏克莱分校毕刚业，在加州理工学院任职的戴聿昌教授。当时，微机电系统（Micro Electro Mechanical System）才开始发展，用电子光刻的制造技术制作机械元件，其中的精微静电马达，甚至小到与头发直径一样，而戴教授正是世界上第一位发展出这样马达的科学家。戴教授后来也当选了中央研究院以及美国工程学院院士。

何院士回忆，当时的他并不了解这个领域，但是听到戴教授的演讲之后，就直觉认为将会这是一个非常有希望的新领域，是当时就决定进入这一个研究方向。

1991年，戴聿昌教授在加州理工学院建造完成微机电器件的无尘实验室，开始与何院士合作，整合两人不同的专长，戴院士精于用电子光刻技术制造很小的机械元件，何院士则是有兴趣在微小的器件中研究大尺度与小尺度流体的现象，两人携手开创了崭新的“微流体学”（Microfluidics）领域。

两人最初研究液体和气体在微米管中流动的基本机制。后来用厘米级的致动器，操控无人机的飞行；最后将研究主力投入在如何应用于疾病检测方面。微流体的管道跟细胞的大小一样，用于生物检测非常有效而且可以不需要大量的检体，再者，检测核酸的微机电系统传感器的信噪比可以高到不需要聚合酶连锁反应（PCR）的放大。在血液、唾液及和尿液的临床实验中都有非常高的灵敏度及可信度。

如今，在全世界科学家的努力之下，已经投入超过30余年的研究，现在的大部分生物检测仪器都是由微机电传感器和微流体线路网组成的系统，足见何院士与戴院士开创该领域的重要价值。

到了2010年左右，何院士在微流体学领域的研究20年后，觉得再度渐渐失去挑战，因此又萌生转换方向的想法。

有一天，何院士与当时在UCLA医学院的吴虹教授聊天，谈论到生物学中的细胞研究，吴虹教授向何院士讲解如何在细胞里面建立信号通路和调控通路，借此了解如何由分子互相作用而产生的细胞功能。何院士认为，虽然这是严谨的研究方法，但是需要花费非常多的时间，而自己出身于工程背景，认为如果能建立药物剂量的输入和治疗功效的输出关系，才是一个比较实际且快速达到治疗目标的方法。

何院士笑着说，当时他们两人辩论一整个下午，仍然各持己见，就回到各自的办公室。经过两周的思考，何院士觉得这是很有趣的挑战，因此着手研究优化药物及剂量的组合刺激细胞的实验，如何达到最佳的细胞反应的实验，考察是否可以建立输入及输出的关系技术平台。此后，开始致力于建立个性化医疗领域。

研究最初，以六种药物、十种剂量为主，搭配出来可能得出百万个不同药与剂量的组合。如何在这么大的参数空间中，可以用最快的速度找到最适合的组合？这是何院士想要得到的答案。

这时一位极为聪明的博士生利用反馈系统控制（Feedback System Control, FSC），仅花了一个月，做了十八次的迭代，找到可以达到最佳的细胞反应的药与剂量组合。接着，何院士与几位博士生一起用FSC的平台推广到多种疾病模型，都是只需要十几次的迭代，就可以得出最为适合的剂量。

此外，吴虹教授与何院士的团队合作利用FSC的平台，将成分极为复杂的人类胚胎干细胞的培养液，简化为四种分子组合，以此为基础，研究人类干细胞则更为容易。

此后何院士团队在一系列的实验中，换用归纳法（induction approach）探索药物及剂量对身体反应的关系。以人工智能运算拟合实验数据，最后发现药物及剂量对病理、生理的反应，呈现平滑的表型反应曲面（Phenotypic Response Surface, PRS）是有二次非线形函数的定量关系。

何院士表示，在临床上虽然病症相同，但因为每个人的体质不一样，对于药物的反应也会不一样，不应该以同样的药剂量进行治疗。如今，PRS二次非线形函数可以真正做到“个性化”，能够动态客制化药物及剂量去治疗特定病人，其应用范围非常的广泛，已在癌症治疗、器官移植和传染性疾病的临床试验上成功证实。此外，何院士非常有信心地强调， PRS二次非线形函数十分简单，不但可以用在生物复杂系统方面的疾病治疗，甚至可以用于物理，化学以及社会复杂系统、的定量分析和优化。所以，PRS函数是复杂系统通用的输出与输入的传递函数（unified input-output transfer function of complex systems）。

现今，何院士回想当时发现非常令人兴奋实验结果，到了65岁也不想离开研究，一直到了2021年才退休。他总结，人生的变化如此巧妙，经历了紊流控制、微流体学和个性化医学三个不同领域。每次改变研究方向的时候，都发生在意想不到的瞬间。听了杨觉森教授的一句话，选择前往约翰霍普金斯大学读力学；听了戴院士的演讲，两人一起建立微流体学领域；最后跟吴虹教授辩论一个想法，又创立了个性化医疗。（https://en.wikipedia.org/wiki/Chih- Ming_Ho）

何院士的研究团队（Team Ho）包括约250位学士，硕士以及博士生。数十年培育学生的经验，让何院士了解到，大学里面不光只是“教学”，最重要的是“教育”。他认为教学跟教育是不同的，教学仅是知识的传递而已，而教育则是人生经验与精神的传承，培养创造知识的能力和道德水准。

何院士指导学生，并不会直接告诉学生要做什么、要学什么，先让他们在团队中一起工作，强调培养与他人合作的经验，也是让他们先在研究领域中自行摸索，找寻自己真正有兴趣的问题。

学生自我探索一年之后，广泛接触不同的议题，以此启发视野。何院士强调，自己不会直接告诉学生论文题目，一定要先让学生接触过各式各样的议题之后，从中找出自己喜欢的方向，自行选择有兴趣的博士论文主题。让学生自己做，才能真正训练独立研究的能力；同时也是培养学生的创造力，这对于科研有非常大的帮助。此外，何院士更认为考试成绩与创造力没有任何关系，也从来不在意研究生的分数。

何院士认为学生的“独立性”非常重要，在大学最重要的是学会独立完成自己的责任与事务，尤其是研究生写论文的时候，必须为自己负责，提升独立作业的能力，自己发现题目、寻找解答，才有能原创性的研究发现。何院士表示，他的学生发表在杂志期刊中的一些论文，以及大约三分之一的专利都是学生及他的同窗完成的，作者字段中并不会出现他的名字，这是令他非常骄傲的事情。毕业之后，这些知识分子在学术界，企业以及政府担任领导，

就要具有信心做出决断，而且抱持无畏的精神，勇敢的面对任何挑战。这些能力，都是“独立性”的具体展现，也是培养领导人才的重要关键，正是何院士教育的最高指导原则。

除此之外，道德的操守是人生成就的重要关键。何院士强调，一位有聪明才智及执行能力，而且能努力工作的人，在事业上必会达到某种程度的成功，而其成功的最高限度，则由道德操守决定；若是道德出了问题，往往会导致最后的失败。

研究机构执行计划的经费，都是来自人民的纳税钱，每位研究者有责任反馈社会、必须坚持道德操守，对科学的发展和社会的进步有所贡献。因此，培养学生的道德操守和增强对社会责任感，也是教授的重中之重的工作。

何院士的座右铭：海纳百川，有容乃大。

何院士的座右铭是“海纳百川，有容乃大”，他的办公室高挂一幅“海纳百川，有容乃大”的书法作品，时时刻刻提醒自己保持宽宏的心胸，如此才可以从不同的角度思考事情。

何院士举例，他原本的领域是紊流，而后转战微流控，最后再研究个性化医疗，研究生涯中转换两次方向，每次原创新的领域，一定要有宽宏的心胸才能够“舍得”。因为新领域不是原本的舒适圈，必须把原来的框架全部“舍”去，内心才有容量再去承载和创造新的东西，“得”到在原来框架下不可想像的成就。这就像广袤无际的大海，可以容纳百川汇归，因此何院士将之视为值得奉行一生的圭杲。

在这极速变幻的时代，必须要有远见才能指引时代的方向。远见是宽大心胸与敏锐直觉的产物。在将来甚至是不久的将来，有两件事可能对人类文明有极大的挑战。一是对道德标准的重新规范; 换句话说今日的“非”可能是明日的“是”。

另一则是人类创造的人工智能可能对人类社会有不可预知的冲击。

以前的科学是利用自然界的资源来改进人类的生活，道德规范以及对社会的责任都是界定的非常清楚，但是现在科学的进步已经可以改变自然界的基本法则，突破自然的界限来改进人类的生活。现有的道德规范应因科学技术的突破，应该有所调整，例如克隆生物体，或者改变人类精子和卵子的基因。现在因为技术的还没有达到完美地步，所以在道德规范上，都还不能够用在人类。将来总有一天技术方面可以达到完美，是不是就真的可以用在人类？因为“人”除了身体之外还有其他更多的人之所以成为人的因素。将来在道德规范的演变方面，是一个值得深思的问题。

人类的智慧包括学习知识、记忆，然后以逻辑从记忆中找出与决定有关的知识，再加上创新与灵性，而后作出最佳的决定。现阶段的人工智能除了创新与灵性外，在有些方面已经优于人类的智慧。AlphaZero 与AlphaGo Zero 就是很好的例子。最近ChatGPT的出现，人工智能更向前走了一步。在Yuval Harari的书《人类大命运：从智人到智神》（Homo Deus）中，指出人工智能的发展对人类文化及社会已经产生无可相比的冲击。下一步，我们是否应该将人工智能向具有创新与灵性的方向发展？这既不是道德或者法律可以规范的。再者，人工智能继续发展下去，成为复杂系统（complex systems），很可能会自然产生创新与灵性的能力。人类没有决定与否定的可能性。届时，人类将如何面对？

个性化医学是一个“无中生有”的领域，必须先舍去传统演绎法的思想方式，才可以发现复杂系统的通用转递函数。何院士感叹，建立个性化医疗的研究，让他有机会能治疗病患且维护病人生命，同时也完成母亲的遗愿，这是他一辈子最值得珍惜的宝贵经验。

最后，何院士回顾自身的研究生涯表示，自己非常幸运遇到所有合作过的研究团队，也特别感谢Team Ho的成员，团队中每位年轻人都会乐观的、无畏的接受一次又一次艰巨任务，并且能够同心合力坚毅的面对挑战，共创辉煌。

（访：梁恩维／文：梁恩维）